DE102007022830A1

DE102007022830A1 - Core current power train arrangement for aircraft, has cell impeller pivotably supported in stator by hollow shaft such that cell impeller covers concentric combustion chambers with cells, where combustion chambers are arranged in stator

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Publication number: DE102007022830A1
Application number: DE200710022830
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-05-15
Filing date: 2007-05-15
Publication date: 2008-11-20

Abstract

The arrangement has a rotary cell impeller (2) axially and pivotably supported in a stator (1) by a cell impeller hollow shaft (4), such that the cell impeller covers concentric combustion chambers (3) with cells. The concentric combustion chambers are arranged in the stator. Injection nozzles (5) are arranged in the combustion chambers for injection of liquid or gaseous fuel. Ignition assemblies (7) are arranged in the combustion chambers. A circulating annular edge of the cell impeller is formed as a rotary slide and engaged in a combustion chamber level of the stator. An independent claim is also included for a method for exploded-like ignition of liquid or gaseous fuels in concentric combustion chambers arranged on a stator.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, vermittels dessen durch die explosionsartige Zündung von flüssigen und gasförmigen Treibstoffen in konzentrisch auf einem Stator angeordneten geschlossenen Brennkammern ein axial wirkender Gasschubstrom erzeugt wird. Gleichzeitig werden durch die erfindungsgemäße Anordnung eines Zellflügelrades Rotationsimpulse auf einen Rotor übertragen, wodurch dieser in axiale Umdrehungen versetzt wird.The The invention relates to a method by which by the explosive Ignition of liquid and gaseous Fuels in concentrically arranged on a stator closed combustion chambers an axially acting gas thrust is generated. At the same time by the inventive arrangement of a Zellflügelrades Rotational impulses transmitted to a rotor, causing this is offset in axial revolutions.

Dabei wird ein entsprechendes Drehmoment auf der Abtriebswelle bereitgestellt.there a corresponding torque is provided on the output shaft.

Die gasförmigen Treibstoffe können vorzugsweise aus einsatzüblichen vergasungsfähigen flüssigen Brennstoffen oder gasförmigen Brennstoffen für Verbrennungsmotoren und/oder Gasturbinen dargestellt werden.The gaseous fuels may preferably consist of customary gasifiable liquid Fuels or gaseous fuels for internal combustion engines and / or gas turbines are shown.

Für den Antrieb von Luftfahrzeugen haben sich im Zuge der technischen Entwicklung 2 Kategorien von Verbrennungskraftmaschinen herausgebildet:
der Kolbenmotor und die Gasturbine.For the propulsion of aircraft, two categories of internal combustion engines have emerged in the course of technical development:
the piston engine and the gas turbine.

Als Gasturbinen werden Axialgasturbinen eingesetzt, wobei unter Einschaltung eines Untersetzungsgetriebes Propeller gekoppelt werden können (Propellerturbinen-Luftstrahltriebwerk – PTL, sogenannte Turbopropantriebe).When Gas turbines are used Axialgasturbinen, under power of a reduction gear propeller can be coupled (propeller turbine jet engine - PTL, so-called turbopropantriebe).

Weiterhin wird zwischen Gleichdruck- und Gleichraumturbinen unterschieden, wobei wiederum Gasturbinen vorrangig als Gleichdruckturbinen ausgelegt sind (vgl. DE1023051 ). Dabei strömt der heiße Gasstrom ständig zum offenen Turbinenraum auf der Austrittsseite. Bei Gleichraumturbinen ist die Brennkammer gegenüber dem Turbolader durch Ventile abgeschlossen.Furthermore, a distinction is made between constant-pressure and space turbines, with gas turbines in turn being designed primarily as constant-pressure turbines (cf. DE1023051 ). The hot gas stream constantly flows to the open turbine room on the outlet side. In the case of space turbines, the combustion chamber is closed off from the turbocharger by valves.

Die Treibstoffe werden der geschlossenen Brennkammer intermittierend zugeführt, dadurch entsteht ein höherer Verbrennungsdruck (Pulsionsantriebe). Eine Impulsturbine ist in DE 1007118 beschrieben. Zur Erhöhung des Wirkungsgrades wird die erforderliche Verbrennungsluft über vorgeschaltete Turboverdichter komprimiert (Vgl. Urlaub-Flugtriebwerke-SPRINGER-Verlag 1995 ).The fuels are fed to the closed combustion chamber intermittently, thereby creating a higher combustion pressure (pulsation drives). A momentum turbine is in DE 1007118 described. To increase the efficiency of the required combustion air is compressed via upstream turbo compressor (Cf. Vacation Aero engines SPRINGER-Verlag 1995 ).

Eine spezifische Eigenschaft der Axialgasturbinen ist ihr hohes Schub-/Masse-Verhältnis. Dem steht ein hoher und nur bedingt regelbarer Treibstoffverbrauch gegenüber. Von gravierendem Nachteil ist eine eingeschränkte Möglichkeit der Lastregelung. Bei Unterschreitung einer definierten Mindestdrehzahl kommt es zu einem rapiden Leistungsabfall, was zur Folge hat, daß z. B. Strahlflugzeuge mit hohem potentiellem Schub landen müssen, da im Falle eines notwendigen Durchstartens ein Beschleunigen aus unteren Drehzahlbereichen zum Verlöschen der Turbine führen kann, z. B. Mantelstromturbine von Eurojet EJ 200 des Eurofighter.A The specific characteristic of axial gas turbines is their high thrust / mass ratio. This is a high and only limited controllable fuel consumption across from. Of grave disadvantage is a limited Possibility of load regulation. When falling below one defined minimum speed, there is a rapid decrease in power, which has the consequence that z. B. Jet airplanes with high potential Have to land thrust, as in the case of a necessary start-up accelerating from lower speed ranges to extinguish the turbine can lead, z. B. Turbine turbine from Eurojet EJ 200 of the Eurofighter.

Axialgasturbinen sind weiterhin nicht für Gegendruckleistungen geeignet, d. h. schon bei einem geringen Gegendruck auf der Auslaßseite neigen Axialgasturbinen ebenfalls zum Verlöschen, teilweise schon bei 500 mm WS (sogen. Pumpen, das bedeutet Abgasstau mit Rückschlag in den Brennraum). Dies erfordert beim Einsatz als Schubaggregat z. B. für hydropneumatische Schiffsantriebe nach dem Prinzip Wasserjetantrieb die Zwischenschaltung eines Turboverdichters mit entsprechender Reduzierung des Wirkungsgrades (vgl. Patentanmeldung Nr. 10019352.8-22 – Gasturbinenanordnung für Wasserfahrzeuge mit Hybridantrieb und Verfahren zu ihrer Erzeugung).Axialgasturbinen are still not suitable for counter-pressure, d. H. even with a low back pressure on the outlet side Axial gas turbines also tend to extinguish, sometimes already at 500 mm WS (so-called pumps, that means exhaust gas with backlash in the combustion chamber). This requires when used as a thrust unit z. B. for hydropneumatic ship propulsion according to the principle Wasserjetantrieb the interposition of a turbocompressor with corresponding reduction of the efficiency (see patent application No 10019352.8-22 - Gas turbine arrangement for watercraft with hybrid drive and process for their generation).

Bekannt sind hohe Aufwendungen für die Fertigung der filigranen Turbinenblätter bzw. der Einsatz hochfester Materialien bei gleichzeitig hohem Wartungsaufwand und relativ geringer Standzeit.Known are high expenses for the production of filigree Turbine blades or the use of high-strength materials at the same time high maintenance and relatively short service life.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Impulsturbine zu schaffen, welche auf die Ventilsteuerung sowie ein aufwendiges System von Turbinenblättern verzichtet und statt dessen mit einem oder mehreren Zellflügelrädern arbeitet.It Object of the invention to provide a pulse turbine, which dispensed with the valve control and a complex system of turbine blades and instead with one or more cell wing wheels is working.

Dabei übernimmt das Zellflügelrad, das nach dem Prinzip eines Kammerpropellers aufgebaut ist, gleichzeitig die Funktion der Auslaßsteuerung der Treibgase/Abgase und über ein integriertes Drehschiebersystem auch die Einlaßsteuerung der Ladeluft.It takes over the cellular impeller, which works on the principle of a chamber propeller is constructed, at the same time the function of the exhaust control the propellant gases / exhaust gases and an integrated rotary valve system also the intake control of the charge air.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Turbinenachse als Hohlwelle wird gleichzeitig als Pendant zur Mantelstromturbine eine Kernstromturbine geschaffen. Durch die Anordnung der tangential angeordneten und axial wirkenden Brennkammern kann im Gegensatz zur frei durchströmten Axialturbine insbesondere eine kontrollierte und präzise Dosierung und Regelbarkeit des Verbrennungsprozesses realisiert werden. Die als Kernstromtriebwerk arbeitende Turbine hebt sich grundsätzlich ab von den Konstruktionsprinzipien anderer Impulsturbinen mit intermittierender Verbrennung, z. B DE 3326985 .The inventive arrangement of the turbine axis as a hollow shaft, a core flow turbine is created at the same time as a counterpart to the turbofan turbine. The arrangement of the tangentially arranged and axially acting combustion chambers, in particular a controlled and precise dosing and controllability of the combustion process can be realized in contrast to the freely flowed through axial turbine. The working as a core engine turbine stands out in principle from the design principles of other impulse turbines with intermittent combustion, eg. B DE 3326985 ,

Durch die elektronisch exakt auf den jeweiligen Leistungsbedarf abstimmbaren Parameter Ladeluftspeisung, Treibstoffzufuhr und Zündvorgang sind bei dem erfindungsgemäßen Kernstromtriebwerk gegenüber herkömmlichen Axialgasturbinen deutliche Einsparungen an Treibstoff zu erwarten.By the electronically tuned exactly to the respective power requirement Parameters charge air supply, fuel supply and ignition are in the core engine according to the invention Significant savings compared to conventional axial gas turbines to expect fuel.

Gleichzeitig ist eine äquivalente Senkung des CO2-Ausstoßes damit verbunden. Auch kann der Geräuschpegel deutlich abgesenkt werden, da die eigentlichen Verbrennungsvorgänge in von der Außenwelt abgeschlossenen Räumen erfolgt.At the same time, an equivalent reduction in CO2 emissions is associated with it. Also can the noise level can be lowered significantly, since the actual combustion processes takes place in rooms closed off from the outside world.

Als besondere Vorteile ergeben sich lange Standzeiten infolge kompakter Bauweise des Zellflügelrades sowie die Möglichkeit, durch den Abgasstrom einen Gegendruck aufzubauen. Dies bedeutet eine wirkungsvolle Bereitstellung eines hohen Drehmomentes auch bei niedrigen Drehzahlen. Gleichzeitig wird das bei Luftstrahltriebwerken gefürchtete Verlöschen ausgeschlossen (vgl. Schubert – Deutsche Triebwerke – Aviatic-Verlag 1999 ).As special advantages, long service life resulting from compact design of the cell impeller and the ability to build a back pressure by the exhaust stream. This means an effective provision of high torque even at low speeds. At the same time, the dreaded loss of jet engines is ruled out (cf. Schubert - German engines - Aviatic-Verlag 1999 ).

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe für das Verfahren zur Erzeugung eines Kernstromes dadurch gelöst, daß in einem Stator mindestens ein axial gelagertes Zellflügelrad angeordnet ist. Dabei werden konzentrisch auf dem Stator angeordnete Brennkammern von diesem Zellflügelrad überdeckt.According to the invention the task for the method for generating a core stream achieved in that in a stator at least an axially mounted Zellflügelrad is arranged. there are arranged concentrically on the stator combustion chambers of covered by this Zellflügelrad.

Diese Brennkammern erfahren durch das rotierende Zellflügelrad alternierend jeweils eine Abdeckung während des Zündvorganges und eine Öffnung während des Ausströmvorganges durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Zellflügelrades.These Combustion chambers experienced by the rotating Zellflügelrad alternately one cover during the ignition process and an opening during the discharge process by the inventive design of the Zellflügelrades.

Die Brennkammern werden nach dem üblichen Verfahren bei Verbrennungsmotoren mit komprimierter Ladeluft gespeist, wobei gleichzeitig eine elektronische Treibstoffeinspritzung mit nachfolgender elektronischer Zündung dieses Gemisches erfolgt.The Combustion chambers are produced by the usual method in internal combustion engines fed with compressed charge air, while an electronic Fuel injection with subsequent electronic ignition this mixture takes place.

Der Abgasstrom erzeugt infolge seiner kinetischen Energie aus dem Explosionsdruck beim Anströmen der diagonalen, strömungstechnisch optimierten Zellflügel des Zellflügelrades eine Rotationsbewegung, wobei das Drehmoment auf der Abtriebswelle bereitgestellt wird. Dieses Drehmoment kann vorrangig zum Antrieb einer gekoppelten Luftschraube sowie betriebsnotwendiger Hilfsaggregate genutzt werden. Dabei fungiert das Zellflügelrad erfindungsgemäß als Drehschieber sowohl zur Einlaßsteuerung der Ladeluft als auch zur Auslaßsteuerung des Abgasstromes.Of the Exhaust gas flow generated due to its kinetic energy from the explosion pressure when flowing diagonally, fluidically optimized cell wing of the cell impeller one Rotational motion, with the torque provided on the output shaft becomes. This torque can be used primarily to drive a coupled Propeller and operationally necessary auxiliary units are used. In this case, the cell impeller functions according to the invention as Rotary valve both for the intake control of the charge air as also for exhaust control of the exhaust stream.

Nach Überströmen der diagonalen Zellflügel des Zellflügelrades gelangt der Abgasstrom durch innenliegende seitliche Abstromöffnungen in die Rotorhohlwelle. Die Anordnung des Aggregates für Zuführung der Ladeluft erfolgt seitlich der Brennkammern, wobei ein rotierender Steuerring am Zellflügelrad den Zustrom der komprimierten Verbrennungsluft intermittierend steuert.After overflowing the diagonal cell wing of the cellular impeller the exhaust gas flow passes through internal lateral outflow openings in the rotor hollow shaft. The arrangement of the unit for Supply of the charge air takes place laterally of the combustion chambers, wherein a rotating control ring on the cell impeller the inflow the compressed combustion air controls intermittently.

Die Anordnung der Aggregate für Treibstoffeinspritzung und Zündung ist entsprechend der optimalen Gestaltung des Brennraumes in Abhängigkeit von der Geometrie der Brennräume auf dem Stator frei wählbar.The Arrangement of the units for fuel injection and Ignition is according to the optimal design of the combustion chamber depending on the geometry of the combustion chambers freely selectable on the stator.

Da der Abgasstrom bei Austritt aus dem Zellflügelrad in die Zellflügelrad-Hohlwelle hochenergetisch beaufschlagt ist, wird er, gemischt mit dem aus Anströmung der nach vorn offenen Hohlwelle gebildeten axialen Luftstrom aus Staudruck, als Kernstrom wirksam und erzeugt bei entsprechendem Massedurchsatz den erforderlichen Schub.There the exhaust gas flow exiting the Zellflugelrad in the Cellular impeller hollow shaft is subjected to high energy, he gets mixed with the forward flow open hollow shaft formed axial air flow from back pressure, as Core current effective and generates at corresponding mass throughput the required boost.

Hierbei kann wahlweise eine niedrige Geschwindigkeit zum primären Betrieb einer Luftschraube oder eine hohe Rotationsgeschwindigkeit zur primären Erzeugung eines aktiven Massestromes bzw. eine optimale Antriebsvariante aus beiden Vortriebswirkungen gefahren werden. Dabei wirkt das Kernstromtriebwerk mit gekoppeltem Propeller als Turboprob-Antrieb.in this connection Optionally, a low speed can be primary Operation of an airscrew or a high rotational speed for the primary generation of an active mass flow or a optimal drive variant driven by both propulsion effects become. The core engine works with a coupled propeller as turboprob drive.

Für den Betrieb des Kernstromtriebwerkes sind, abgesehen von weiteren betriebswichtigen Hilfsaggregate, drei externe Primäraggregate notwendig. Zum einen ist die Anordnung eines Verdichteraggregates für Ladeluft erforderlich, welcher vorzugsweise auf der Turbinenwelle analog dem Verdichterprinzip bei herkömmlichen Axialgasturbinen anzuordnen ist. Jedoch sind auch direkt oder indirekt gekoppelte externe Verdichtereinheiten anwendbar. Zum anderen ist die Anordnung einer Einspritzpumpe mit entsprechender elektronischer Steuerung notwendig, welche den Treibstoff mit dem erforderlichen Druck in die Brennkammer injiziert. Weiterhin ist die Anordnung einer externen Zündstromerzeugung und einer elektronischen Zündsteuerung erforderlich, welche an der Zündquelle die entsprechende Zündung bewirkt. Dies sind jedoch Einrichtungen herkömmlicher Verbrennungskraftmaschinen.For the operation of the core engine are, apart from others Essential auxiliary equipment, three external primary units necessary. On the one hand, the arrangement of a compressor unit required for charge air, which preferably on the Turbine shaft analogous to the compressor principle in conventional Axialgasturbinen is to be arranged. However, they are also direct or indirect coupled external compressor units applicable. The other is the arrangement of an injection pump with appropriate electronic Control necessary, which the fuel with the necessary Pressure injected into the combustion chamber. Furthermore, the arrangement an external ignition power generation and an electronic Ignition control required, which at the ignition source the corresponding ignition causes. These are, however, facilities conventional internal combustion engines.

Von besonderem Vorteil ist die Ausbildung der Welle des Zellflügelrades als Zellflügelradhohlwelle. Diese gestattet neben der primären Nutzung als Schubstrahldüse durch die thermische Nutzung des heißen Abgasstromes und die damit verbundene Volumenerhöhung durch die Erhitzung des Luftstaustrahles die Zuführung eines Kühlmediums, vorzugsweise in gasförmiger Form, um die thermische Beanspruchung des Zellflügelrades in betriebs- und materialunschädlichen Grenzen zu halten. Die Lagerung des Zellflügelrades kann dabei in turbinenüblicher Ausführung, gegebenenfalls mittels Wellendichtung, erfolgen. Weiterhin ist in der Zellflügelradhohlwelle oder in deren Peripherbereich die Anordnung von strömungswirksamen Aggregaten möglich, um betriebstechnische Hilfsleistungen zu fahren, z. B. Anordnung von Turboladern.From particular advantage is the formation of the wave of Zellflugelrades as Zellflügelradhohlwelle. This allows in addition to the primary Use as a jet nozzle by the thermal use of the hot exhaust gas flow and the associated increase in volume by the heating of the air jet the supply a cooling medium, preferably in gaseous Shape to the thermal stress of the cellular impeller to keep in operating and material harmless borders. The storage of the cell impeller can be carried out in turbines usual execution, optionally by means of shaft seal. Furthermore, in the Zellwugelradhohlwelle or in its peripheral area the arrangement of flow-effective aggregates possible, to drive technical support services, z. B. Arrangement of turbochargers.

Die Anordnung der Brennkammern ist variabel. Sie kann zum einen in einer Ebene erfolgen.The Arrangement of the combustion chambers is variable. It can be in one Level.

Im Beispiel ist die Anordnung von 8 Brennkammern dargestellt. Es ist dabei auch eine deutliche Erhöhung der Anzahl der Brennkammern auf einer Ebene als auch deren Anordnung auf mehreren Ebenen, senkrecht zur Triebwerksachse, möglich. Demzufolge ist auch eine entsprechende Reihung von Zellflügelrädern möglich. Dadurch können entsprechend der jeweilig erforderlichen Laststufen einzelne Brennkammern ohne Last gefahren (z. B. bei Marschgeschwindigkeit) und bei plötzlichem Bedarf an zusätzlichem Drehmoment zugeschaltet werden. Damit ist eine gut dosierbare und sparsame Fahrweise mit entsprechender Regulierung von Verbrauch und Schadstoffausstoß möglich. Ebenfalls ist die Anordnung dieser gestaffelten Funktionsebenen dazu geeignet, jeweils separate arbeitende und abgesicherte Antriebskreise zu realisieren und damit die Betriebssicherheit des Kernstromtriebwerkes wesentlich zu erhöhen.In the example, the arrangement of 8 Brenn represented chambers. It is also a significant increase in the number of combustion chambers on a plane and their arrangement on several levels, perpendicular to the engine axis, possible. Consequently, a corresponding sequence of cell wing wheels is possible. As a result, individual combustion chambers can be driven without load (eg at cruising speed) and activated in the event of sudden demand for additional torque in accordance with the load levels required in each case. This is a well-dosed and economical driving with appropriate regulation of consumption and pollutant emissions possible. Likewise, the arrangement of these staggered functional levels is suitable for realizing separate working and protected drive circuits and thus substantially increasing the reliability of the core-current engine.

Die Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnung kann u. a. auch zu deutlichen Verbesserungen im Einsatzbereich von Mikroturbinen führen, welche infolge ihrer spezifisch geringen Maschinengröße im Verhältnis zur energetischen Leistung und dem damit verbundenen geringen Wirkungsgrad bisher kaum Einsatzmöglichkeiten fanden z. B. Capstone T28-60/80H.The Application of the inventive arrangement can u. a. also to significant improvements in the field of use of microturbines lead, which due to their specific small size machine in relation to the energetic performance and the so associated low efficiency so far hardly possible applications found z. B. Capstone T28-60 / 80H.

Dies erforderte bisher auch die Wahl hoher Drehzahlen, um das Drehmoment zu realisieren. So wird z. B. die russische Turbine Typ Saratow 2PW8 mit 36.000 U/min gefahren, was bei einer Leistung von 90 kW einen spezifischen Verbrauch von 100 Liter JET A 1 pro Stunde erfordert. Die Turbine Saratow GTD-5M erfordert gar 45 000 U/min zur Erzeugung von 29 kW. Jedoch auch Großturbinen fahren z. T. mit Umdrehungen, die deutlich über 5000 rpm liegen. Bild 1 zeigt eine schematische Darstellung des Kernstrahltriebwerkes im Radialschnitt sowie die Verfahrensanordnung für Zuführung von Ladeluft, Treibstoffeinspritzung und Zündung.This previously required the choice of high speeds, the torque to realize. So z. For example, the Russian turbine type Saratov 2PW8 driven at 36,000 rpm, resulting in a power of 90 kW requires a specific consumption of 100 liters of JET A 1 per hour. The Saratow GTD-5M turbine requires 45,000 rpm to produce 29 kW. However, even large turbines drive z. T. with turns, which are well above 5000 rpm. Figure 1 shows a schematic Representation of the nuclear jet engine in radial section and the Process arrangement for feeding charge air, Fuel injection and ignition.

Das Kernstrahltriebwerk besteht vorzugsweise aus einem Stator (1) und einem in diesem Stator (1) drehbar gelagerten Zellflügelrad (2). Der Stator (1) enthält konzentrisch auf seinem Umfang angeordnete Brennkammern (3), in welche die Einspritzdüsen (5) für den Treibstoff sowie die Zündaggregate (7) integriert sind. Weiterhin enthält der Stator die Ladeluftkanäle (6).The nuclear jet engine preferably consists of a stator ( 1 ) and one in this stator ( 1 ) rotatably mounted Zellflügelrad ( 2 ). The stator ( 1 ) contains concentrically arranged on its circumference combustion chambers ( 3 ) into which the injection nozzles ( 5 ) for the fuel and the ignition units ( 7 ) are integrated. Furthermore, the stator contains the charge air ducts ( 6 ).

Das Zellflügelrad (2) entspricht in Aufbau und Wirkungsweise einem Propeller.The cell impeller ( 2 ) corresponds in construction and mode of operation a propeller.

Dabei ist das Zellflügelrad (2) in einzelne Zellen unterteilt, welche paßgenau zu den Brennkammern des Rotors konzentrisch auf dem Umfang des Zellflügelrades (2) angeordnet sind. Jede Zelle besteht aus einem Zellflügel (9), einer Schottblende (10), einer Rückwand (11) und einer Abstromöffnung (12).The cell impeller ( 2 ) divided into individual cells, which in register with the combustion chambers of the rotor concentric on the circumference of the Zellflügelrades ( 2 ) are arranged. Each cell consists of a cell wing ( 9 ), a Schott blende ( 10 ), a back wall ( 11 ) and an outlet ( 12 ).

Vorgelagert ist das Plansegment (13). Das Plansegment (13) deckt während des Zündvorganges die Brennkammer (3) ab. Nach erfolgter Zündung wird durch die Drehung des Zellflügelrades (2) die Brennkammer (3) freigegeben, wobei der hochgespannte Gasstrom auf den Zellflügel (9) trifft und an diesen einen Drehimpuls abgibt. Das Zellflügelrad wirkt dadurch über die Plansegmente als Drehschieber (siehe Bild 4). Wichtig für einen hohen Wirkungsgrad ist die gasdynamisch optimierte Formgebung der Zellen, insbesondere der des Zellflügels (9).Upstream is the plan segment ( 13 ). The plan segment ( 13 ) covers the combustion chamber during ignition ( 3 ). After ignition, the rotation of the cell impeller ( 2 ) the combustion chamber ( 3 ), wherein the highly stressed gas flow to the cell wing ( 9 ) and gives it an angular momentum. The cell impeller thus acts as a rotary valve via the plane segments (see Figure 4). Important for high efficiency is the gas-dynamically optimized shaping of the cells, in particular of the cell wing ( 9 ).

Die Steuerung des Ladeluftstromes erfolgt über den Drehschieber (8), welcher als umlaufende ringförmige Kante in den Umfang der Brennkammerebene eingreift und abwechselnd die Ladeluftkanäle (6) öffnet und schließt.The control of the charge air flow via the rotary valve ( 8th ), which engages as a circumferential annular edge in the circumference of the combustion chamber plane and alternately the charge air ducts ( 6 ) opens and closes.

Die Funktion ist in Bild 2 als Schnitt dargestellt.The Function is shown in Figure 2 as a section.

Bild 3 zeigt in schematischer Form eine Teilabwicklung des Vorganges der Drehschiebersteuerung für den Abgasstrom jeweils in Zündphase und Impulsphase.image 3 shows in a schematic form a partial processing of the process the rotary valve control for the exhaust gas flow in each case Ignition phase and pulse phase.

Durch die erfindungsgemäße Konstruktion des Zellrades (2) in Verbindung mit den Brennkammern (3) erfährt die Kernstromturbine in der dargestellten Form mit 8 Brennkammern 8 × 8 = 64 Arbeitstakte je Umdrehung, wobei sich Anzahl der Brennkammern (3) und Anzahl der Zellflügelräder (2) entsprechend den Erfordernissen erheblich vergrößern lassen.By the construction according to the invention of the cellular wheel ( 2 ) in connection with the combustion chambers ( 3 ) experiences the core flow turbine in the illustrated form with 8 combustion chambers 8 × 8 = 64 work cycles per revolution, whereby number of combustion chambers ( 3 ) and number of cell wing wheels ( 2 ) can be increased considerably according to the requirements.

Das erfindungsgemäß beschriebene Kernstromtriebwerk stellt letztlich eine deutliche Vereinfachung der bisher einsatzüblichen Mantelstromtriebwerke dar und erhöht ihre Steuerungsfähigkeit und Betriebssicherheit erheblich. Es ist jedoch auch als Triebwerk mit günstigem Masse-Leistungsverhältnis für Hubschrauber, Wasserfahrzeuge, Landfahrzeuge und als stationäre Maschine einsetzbar.The According to the invention described nuclear power plant ultimately represents a significant simplification of the usual practice Shaft engines and increases their control capability and operational safety significantly. It is also as an engine with favorable mass-performance ratio for Helicopters, watercraft, land vehicles and stationary Machine can be used.

11: Statorstator
22: ZellflügelradZellflügelrad
33: Brennkammercombustion chamber
44: ZellflügelradhohlwelleZellflügelradhohlwelle
55: Einspritzdüseinjection
66: LadeluftkanalCharge air channel
77: Zündaggregatignition unit
88th: Drehschieberrotary vane
99: ZellflügelZell wings
1010: SchottblendeSchott panel
1111: ZellrückwandCell rear wall
1212: AbstromöffnungAbstromöffnung
1313: Plansegmentsegment plan
1414: Luftstrom Staudruckairflow backpressure
1515: Schubstromthrust power

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 1023051 [0006]
- DE 1007118 [0007]
- DE 3326985 [0013]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

- Holiday Aero-engines-SPRINGER-Verlag 1995 [0007]
- Schubert - German engines - Aviatic-Verlag 1999 [0016]

Claims

Arrangement of a nuclear power plant for the priority propulsion of aircraft by means of gaseous fuels, characterized in that in a stator ( 1 ) a cellular impeller ( 2 ) by means of a cellular impeller hollow shaft ( 4 ) Is mounted axially rotatable.

Arrangement according to claim 1, characterized in that in the stator ( 1 ) concentric combustion chambers ( 3 ) are arranged.

Arrangement according to claim 1, characterized in that in the stator ( 1 ) a rotating cellular impeller ( 2 ) by means of a cellular impeller hollow shaft ( 4 ) is arranged such that it with its cells the combustion chambers ( 3 ) covered.

Arrangement according to claim 2, characterized in that in the combustion chambers ( 3 ) Injectors ( 5 ) are arranged for the injection of liquid or gaseous fuel.

Arrangement according to claim 2, characterized in that in the combustion chambers ( 3 ) Ignition units ( 7 ) are arranged.

Arrangement according to claim 2, characterized in that into the combustion chambers ( 3 ) Charge air channels ( 6 ).

Arrangement according to claim 1, characterized in that a circumferential annular edge of the cellular impeller ( 2 ) as a rotary valve ( 8th ) is formed and this in the combustion chamber of the stator ( 1 ) intervenes.

Arrangement according to claim 3, characterized in that on the cellular impeller ( 2 ) Cells are arranged, each by a cell wing ( 9 ), a Schott blende ( 10 ), a cell back wall ( 11 ) and an outlet ( 12 ) are formed.

Arrangement according to claim 3, characterized in that the cell in each case a plan segment ( 13 ) assigned.

Arrangement according to claim 1, characterized in that a plurality of combustion chamber planes in a sectional plane perpendicular to the axis of the Zellwugelradhohlwelle ( 4 ) on the stator ( 1 ) can be arranged.

Arrangement according to claims 1 and 10, characterized in that a plurality of cell wing wheels ( 2 ) in a sectional plane perpendicular to the axis of the Zellwugelradhohlwelle ( 4 ) on the Zellwugelradhohlwelle ( 4 ) can be arranged.

Arrangement according to claim 1, characterized in that the Zellwugelradhohlwelle ( 4 ) Is designed as a hollow shaft and the leadership of a medium can be done by this hollow shaft.

Process for the explosive ignition of liquid or gaseous fuels concentrically on a stator ( 1 ) arranged combustion chambers ( 3 ), characterized in that the axially acting explosion impulses on the cell wing ( 9 ) of the cellular impeller ( 2 ) and give it an angular momentum and the Zellflügelrad ( 2 ) thereby set in axial revolutions and a corresponding torque on the Zellwugelradhohlwelle ( 4 ) provide.

Method according to claims 7 and 13, characterized in that one on the cellular impeller ( 2 ) arranged annular engaging in the combustion chamber level rotary valve ( 8th ) a control of the charge air flow for each combustion chamber ( 3 ).

A method according to claim 13, characterized in that on the Zellflügelrad ( 2 ) arranged plan segment ( 13 ) acts as a rotary valve and the combustion chambers ( 3 ) closes during the ignition process.

A method according to claim 13, characterized in that by means of a special exhaust system through the cells, the energetically highly effective exhaust gas in the Zellwugelradhohlwelle ( 4 ) with the air flow from dynamic pressure ( 14 ), whereby the Zellwugelradhohlwelle ( 4 ) acts as a thrust nozzle and a highly effective shear flow ( 15 ).

A method according to claim 13, characterized in that in the Zellwugelradhohlwelle ( 2 ) A cooling medium can be performed to ensure an optimal temperature regime.

Method according to claim 13, characterized in that each combustion chamber ( 3 ) in the course of one revolution of the cellular impeller ( 2 ) a corresponding to the number of arranged combustion chambers ( 3 ) brings a defined number of work cycles.

Method according to claims 10 and 11, characterized in that the individual staggered functional levels consist of combustion chambers ( 3 ) and cell wing wheels ( 4 ) are designed as separately operated and secured functional levels.

A method according to claim 13, characterized in that in the Zellwugelradhohlwelle ( 4 ) or in the periphery of which additional flow-effective aggregates can be placed in order to provide operational services, eg. B. turbocharger.